IBM 协议巩固了南加州大学在量子计算领域的领导地位

南加州大学与IBM签订了一项新协议，该协议将促进科学家和学生的量子研究，并将加强USC作为量子研究领导者和全美科技人才培养顶尖机构的地位。

“我们与IBM新合作奖推动南加州大学在量子计算领域的研究和创新，是我们计算科学前沿计划的重要里程碑。通过在西海岸设立首个IBM量子创新中心，USC邀请顶尖研究人员和行业变革者加入我们，共同塑造量子计算的未来。”南加州大学校长Carol Folt 说道。

该协议还加速了大学实现 Folt计算前沿“雄心壮志”的研究与教育目标的努力，该计划是一项超过10亿美元的倡议，支持在人工智能、机器人技术和量子计算等领域的道德发展。

南加州大学于 2 月 1 日作为 IBM 量子创新中心正式开始运营，使该大学的研究人员能够通过云访问 IBM 量子系统。

量子计算显示出前景，因为在理论上，其处理速度远远超过了传统计算机 —— 特别是在解决非常困难的计算问题时。(照片/康妮·周为IBM拍摄)

“我们很高兴与南加州大学合作，不仅帮助推进他们的研究兴趣，还为准备加入快速增长的量子工作人员队伍的学生做好准备。”IBM量子首席研究员兼副总裁Jay Gambetta说道。“随着行业对此越来越感兴趣，南加州大学将作为IBM量子创新中心发挥重要的联接作用，为组织共同开发量子计算的算法和用例提供一条路径。”

南加州大学Viterbi工程学院和Dornsife文理学院的研究人员指出，此次合作极大地增强了该校在量子研究方面的能力。IBM量子计算机强大的计算系统可以帮助他们管理复杂的计算，而对于使用传统硅处理器的普通“经典”计算机来说，这些计算可能很快就会变得太困难了。

南加州大学量子信息科学与技术中心主任丹尼尔·利达尔（Daniel Lidar）表示：“南加州大学新的IBM量子创新中心将成为我们在量子计算领域进行前沿研究并培训未来科学家的支柱，他将指导南加州大学的IBM量子创新中心。

直到最近，南加州大学一直在使用 IBM 的开放获取计划。

“世界上任何人都可以通过云端使用有限的IBM量子计算机来进行实验。”Lidar说道，他是南加州大学工程学院和文理学院的多个学科的教授，包括电子与计算机工程、化学、物理学和天文学，以及维特比教授职位的持有者。“现在，借助IBM量子创新中心，我们可以在IBM提供的更广泛的尖端量子计算机上运行我们的实验。”

这一合作是南加州大学对希望进入量子信息科学领域的学生以及对招募这一专业的大型科技公司、政府承包商和机构的又一优势。本学年，几十名在读于南加州大学文理学院和工程学院的硕士生已获得立即访问IBM量子计算机的权限。

“量子计算的显著创新是几十年来IBM等行业领导者与南加州大学等学术研究机构之间知识交流的结果。”南加州大学文理学院院长Amber Miller说道。“基于这一悠久的合作传统，我们将共同努力加速量子革命，加深我们对世界的基本理解。”

量子计算作为一种革命性技术表现出巨大的潜力，因为理论上，其处理速度远远超过了传统计算机，特别是在解决特别困难的计算问题时。尽管这项技术尚未跨越阈值展示出压倒性优势，但许多科学家认为这一天很快就会到来。

“量子领域是计算、通信和传感领域令人激动和兴奋的下一个前沿。南加州大学已经预见到了这一发展，并且在过去十多年里一直处于领先地位，通过组建一支强大的教师团队，在校园内和我们自己的信息科学研究所推动学术量子计算和通信。”南加州大学Viterbi工程学院院长Yannis C. Yortsos说道。

“今天，我们与IBM量子合作迈出了又一个重要的步伐，”Yortsos补充道。“它将进一步促进我们在利用量子现象进行技术研究方面的开创性研究，并在迷人的量子世界中教育下一代工程和科学学生。

量子计算：研究和创新的新时代

一旦出现，具有量子优势的应用程序的开发可能会影响多个行业。随着量子计算的发展，科学家们期望在药物发现、能源高效电子和储能等领域实现潜在突破。量子还可能是机器学习方面的突破性进展的关键，可以解决可持续发展和图像处理等领域的问题。

“随着人工智能和机器学习问题的增多，以及为这些领域收集训练数据的需求，我们将不得不处理越来越大的数据集，”南加州大学维特比学院副院长兼电气和计算机工程杰出教授Mahta Moghaddam说道。

“随着数据集的规模和多样性的增长，当前的计算机会出现局限性，所以最终我们将需要量子解决方案来解决这些人工智能问题，”Moghaddam说道，他担任电子与计算机工程-电子物理学的主席。

IBM 协议是该大学在其量子之旅中的最新里程碑。据The Quantum Insider报道，该大学已经是量子领域公认的领导者，在量子信息系统项目中排名前五，在量子计算、量子密码学和量子信息理论方面尤为突出。它的另一个优势是量子纠错，这是使量子计算机能够实现其计算优势的一个重要方面，尽管它们容易受到外部干扰造成错误。

“这项协议加强了南加州大学在量子信息科学领域的领导地位，”南加州大学Dornsife物理科学和数学系主任Moh El-Naggar说，他帮助促成了该协议的签署。“我们的教师专家在应用新兴量子计算机来应对健康和能源方面的巨大挑战方面走在了时代的前面。我们战略性地设计了这项协议，现在将南加州大学定位为未来行业合作伙伴关系的中心，这些合作伙伴受益于我们的专业知识并优先访问量子硬件。

一些科学家认为，不久之后 — 或许不到10年 — 量子计算机将用于解决一些对CPU或GPU而言无法解决的计算问题。去年夏天，IBM在一篇《自然》论文中报道了一项重要突破，展示了当今量子系统在公用事业规模上运行的能力——量子计算机可以作为科学工具，探索量子力学的暴力、经典模拟之外的新问题。

“IBM量子系统的通用性意味着它们旨在支持运行任何计算 – 就像在普通笔记本电脑或台式机上一样 – 当然，增加了量子功率，”Lidar说。“例如，去年，我和一位以前的学生（现在在IBM）报告了算法量子加速的第一个例子：我们使用IBM的量子计算机解决猜测问题的速度比使用任何经典计算机都快。

当量子计算机在解决某些复杂问题的能力上超越经典计算机时，这可能不仅伴随着革命性的计算速度提升，还伴随着能源消耗的大幅减少，Lidar说。

“一旦所有东西都冷却下来，计算的能量消耗就会很小，这与普通的经典计算机操作方式非常不同，”Lidar设想很快会有解决方案。“将这一点与量子加速相结合，意味着大规模量子计算机最终将比经典超级计算机消耗的能量少得多。”

未来的科技工作将集中在量子计算领域

BM 协议为南加州大学提供了进行高级研究的工具，并培训学生成为计算进步和研究的先锋。“访问IBM的量子系统为南加州大学Dornsife和南加州大学维特比分校的20名左右教师的工作注入了活力，”南加州大学Dornsife院长Miller的研究战略和开发高级顾问Stephen Bradforth说。

南加州大学的新量子中心还包括就业和创新机会，以及毕业生的新商机，特别是STEM领域的学生。

“这一资源使我们的数学、物理、化学和计算生物学博士生和博士后在设计算法以全新方式解决这些学科中的困难计算问题方面处于领先地位，””Bradforth说道。

越来越多的雇主，包括政府机构，在公共和私营部门都在寻求量子科学和技术学位的毕业生，并且在最近的联邦报告中，教育和培训量子人才的问题受到了关注。白宫和2022年国家量子倡议规划了构建量子人才的路径，联邦政府继续寻求研究和高等教育行业的意见，以创建能够满足不断增长的国家对量子的需求的管道。

量子技术的价值达数十亿美元，其潜力更为巨大。麦肯锡公司（McKinsey & Co.）去年四月的一份报告指出，年度量子技术初创投资在发布报告之前已达到23.5亿美元。该公司随后估计，到2040年，量子技术领域的价值可能达到1,060亿美元。

凭借远见卓识，南加州大学在2020年率先启动了量子信息系统硕士课程。有两批人已经毕业并在科技巨头找到了工作，包括亚马逊、谷歌，当然还有IBM。南加州大学的研究生和博士后还在杜克大学、康奈尔大学和新墨西哥大学以及全球许多其他大学的国家实验室和教职中获得了研究职位。

“我们项目的毕业生在行业或学术方面表现都很出色，”Lidar说道。

南加州大学Dornsife文理院和Viterbi工程学院的领导者们领导们预计，由于该大学是IBM量子创新中心，因此人们对量子课程和奖学金的兴趣会更大。他们已经为新一波的学生和研究做好了准备。

编辑：Emily Gersema

头图：IBM量子计算机强大的计算系统可以帮助处理对于使用传统硅处理器的计算机来说可能会变得困难计算。(照片/康妮·周为IBM拍摄)